uwb定位3种定位算法：tof定位算法、tdoa定位算法和toa定位算法 -ag亚洲游戏国际平台

uwb定位3种定位算法：tof定位算法、tdoa定位算法和toa定位算法
发布日期：2019-07-29 浏览次数：1365次

本文95power小编介绍下超宽带ag亚洲游戏国际平台的三种常用定位算法，包括tdoa定位算法、tof定位算法、toa定位算法。

（一）tof定位算法

        基于tof的定位方法与基于toa的定位方法在本质上是相同的，而tof测距不依赖基站与标签的时间同步，故没有时钟同步偏差带来的误差，但tof测距方法的时间取决于时钟精度，时钟偏移会带来误差。为了减少时钟偏移量造成的测距误差，通常采用正反两个方向的测量方法，即远端基站发送测距信息，标签接收测距信息并回复，然后再由标签发起测距信息，远端基站回复，通过求取飞行时间平均值，减少两者之间的时间偏移，从而提高测距精度。

（二）tdoa定位算法

        基于tdoa的定位方法又称为双曲线定位，其原理是通过测量uwb信号从uwb标签到两个uwb基站之间传播时间的差值，得到uwb标签到两个uwb基站之间的固定距离差。tdoa算法是对toa算法的改进，它并不是直接利用信号到达时间，而是利用多个uwb基站接收到信号的时间差来确定移动目标的位置。因此与toa相比并不需要加入专门的时间戳来进行时钟同步，定位精度相对有所提高。

（三）toa定位算法

toa定位算法即“到达时间”，这种方式定位是通过uwb基站和uwb标签之间的多次通信实现的，如下图：

1、uwb基站首先发给uwb标签一个包，同时记录下uwb基站当前的时间信息，记为t1。

2、uwb标签收到基站的信息，返回一个ack。

3、uwb基站收到uwb标签的ack，记录当前的时间信息，记为t2。

4、uwb基站计算时间差tr = t2 - t1，并且根据此计算出距离。

d = c * tr / 2 其中c为光速。

当然，实际应用中为了更加靠谱，往往不仅仅是利用两次通信来测距，还会有更加复杂的多次通信来提高精度。

对于空间定位，只需要利用sx（球面相交法）便可以得出最后的坐标。

        可见，为了一次定位，每个uwb基站和uwb标签之间要进行两次通信，故又将这种定位方式称为“two-way-ranging”，简称“twr”。这种定位的优势在于其实现的便捷性和对硬件的宽容，只需要有几个摆放在不同位置的uwb基站和一个uwb标签便可进行定位，缺点首先自然是定位速度了，其次，由于每次通信的质量无法保证，而一对uwb基站/uwb标签又无法做自我的校准，精度自然也会受到影响。

        tdoa即“到达时间差”，这种方式的一次测距是由两个uwb基站和一个uwb标签实现的。在这种模式下，多个时钟完全同步的uwb基站同时接受来自一个uwb标签的包，对于不同位置的uwb基站，同一个uwb标签的同一次广播包到达的时间是不同的，所以便有有以下算法：

1、uwb标签发出一个广播包。

2、 两个uwb基站接收到同一个包，uwb基站1接收到的时间为t1，uwb基站2接收到的时间为t1。

3、计算时间差td = t2 - t1。

4、对于至少四个uwb基站，可以得到三组这样的两两之间的信息。

5、通过数学方法（multi-lateration）可以解算出uwb标签的空间坐标。

        由于算法比较复杂，这里不再赘述。由此可见，tdoa的优势首先在于一次定位的通信次数显著减少，其次由于是用时间差而非绝对时间进行测距，其精度也比toa高出一些。但要保证tdoa系统中各个uwb基站的时钟必须严格同步，深圳微能信息（95power）的uwb定位系统方案基于tdoa定位算法，根据现场不同的定位环境，精度误差在10厘米-30厘米。uwb定位方案和硬件广泛应用于隧道、变电站、电厂、监狱等场所人员定位。更多uwb定位的信息可咨询95power小编。

uwb定位算法供应商，深圳市微能信息科技有限公司，网站：http://www.95power.com.cn